2013年10月18日08:39
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都是3D打印機，實現(xiàn)方式卻有多種。其中，“熔融沉積成型”被廣泛應用于從較低價位款式到高精度、高價位的高端款式。近年來，這種方式的打印機不斷出現(xiàn)價格跌破20萬日元的機型，個人也可負擔得起，推動了3D打印機熱潮的興起。
熔融沉積成型是通過細細的噴嘴，自上而下擠出加熱熔化的材料，一層層疊加成型品切片的方式。其原理與地形的立體模型十分相似。就像是從水平面開始，逐層疊加薄層一樣。
如果是具備多個噴嘴的機型，通過在同一平面上擠出顏色、材質各異的樹脂，逐層沉積，還可以一次性制作出五彩繽紛的成型品。
但是，對于像樹枝一樣向空中伸展的部分，因為下方的空間沒有任何支撐，所以通過熔融沉積成型無法實現(xiàn)。這就需要事先利用其他材料，制作用來支撐的底座。這種材料叫做支撐材料，要在成型結束后清除。
美國Stratasys的“Mojo”、“uPrint系列”、“Dimension系列”、“Fortus系列”采用的是熔融沉積成型。
從設計到教育以及個人愛好品
Stratasys的代理商——丸紅信息系統(tǒng)公司的制造解決方案事業(yè)本部成型解決方案部長青柳充泰說：“這種方式的一大優(yōu)點，是可以使用一般塑料產(chǎn)品廣泛采用的ABS樹脂作為成型材料�！薄巴ㄟ^使用ABS這種‘真正的塑料’，強度、金屬部件的安裝等都可以在設計的初期階段進行確認”。
但表面的光滑程度不盡如人意。成型品要想直接作為商品銷售，大多需要經(jīng)過研磨和涂裝。
能夠以低成本制作3D打印機也是熔融沉積成型的魅力所在。3D Systems Japan采用該方式的“Cube”僅售16.8萬日元。該公司個人＆專業(yè)3D打印機事業(yè)部總監(jiān)小林廣美表示，依靠這樣的低價格，“不只是中小企業(yè)，3D打印機的用途還在向教育、愛好領域拓展”。其活用的事例十分廣泛，比方說，在教授數(shù)學和物理時，對公式等進行立體化；在大學的機器人研究室，制作多種版本的部件，評價實際運轉的效果；按照自己的喜好，自行制作遙控器直升飛機的部件。
實現(xiàn)全彩立體
除此之外，3D打印機還有使用光固化樹脂作為材料的光固化快速成型等若干方式，但大多數(shù)方式只能對樹脂進行成型。能夠使用其他材料，拓展3D打印機可能性的方式，是“粉末沉積成型（噴墨）方式”。
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這種方式是在平面上均勻撒上一層薄薄的粉末材料，使用粘合劑、激光等方式，使需要的部分硬化。硬化后再撒上粉末，繼續(xù)硬化，不斷重復這樣的過程。在成型過程中，未硬化的地方依然為粉末狀態(tài)，因此，即使下層未經(jīng)硬化，也可以對上層進行硬化。也就是說，即便成型的是向空中伸展的樹枝，也無需使用支撐材料。在完成所有工序后，成型品將從粉塊中現(xiàn)身。
3D Systems Japan“Projet x60系列”的某些機型具有特殊本領，可以完成全彩成型。材料使用石膏。成形時，石膏粉以0.1毫米的厚度均勻鋪開，從上方用噴嘴噴射粘合劑后，粘合劑灑落的部分將會硬化。粘合劑中可以摻入墨水。
這與電腦使用的噴墨打印機原理基本相同。只是用石膏粉替代了紙張，在打印完一層后，不是出紙，而是在上方疊加打印新層。適合成型全彩的人形等。因為材料為石膏，所以還可以用來制作鑄造用的模具。
可以制作既不能切削也不能鑄造的部件
德國EOS的產(chǎn)品同樣使用粉末狀材料，但無需粘合劑，是使用激光進行燒結的“激光燒結方式”。也有企業(yè)稱之為“激光粉末燒結”、“粉末燒結沉積成型”。EOS的“EOSINT M”的特點是使用金屬粉末作為材料，能夠制作金屬成型品。
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EOS的代理商——恩梯梯數(shù)據(jù)公司的工程師系統(tǒng)營業(yè)本部的前田壽彥表示，使用這種打印機，“可以制作既不能切削、也不能鑄造的部件”。無需支撐材料，只要在最后清除沒有硬化的粉末即可。比方說，利用傳統(tǒng)加工方法無法成型的“內部為立體網(wǎng)眼的球體”也可以制作。而且，因為是利用激光加熱金屬粉末，使之熔化并硬化，所以強度與鑄造基本相同。激光燒結的部分還可以接在其他加工方法制作的部件上。
上圖中的球狀金屬網(wǎng)眼是人工髖關節(jié)的部件。當然，人的個頭、身材千差萬別。人工髖關節(jié)之類的輔助器具需要使用量身定做的唯一部件。有的時候，為了實現(xiàn)需要的功能，還要采用復雜的構造。對于此類用途，能夠高精度定制，便于變更、修改成型的3D打印機必將大顯身手。
丸紅信息系統(tǒng)的青柳部長也暗示了其中的可能性：“工業(yè)產(chǎn)品在停產(chǎn)之后，還必須在一定期間內，保留維修部件的庫存。對于企業(yè)而言，相關的庫存管理和供應體制的維持是沉重的負擔。如果把3D打印機作為基礎，那么，即使沒有庫存，同樣可以供應部件�！保ㄗ髡撸合麓ㄒ辉铡⑼栉埠胫�、三木Izumi、廣川淳哉、笹田克彥，日經(jīng)技術在線！供稿）
